從化學與生理學來看PH,KH,鈣鎂離子可能造成的風險

[jeremychen]

天然海水與海水素含有不少的碳酸氫鈉,但對其化學性質也許有些人還是不了解,在此詳細說明一下

NaHCO3 → Na(+)+ HCO3(-) <溶於水後在水中先電離成兩個離子

HCO3-的水解：HCO3- +H2O= H2CO3+OH-

HCO3-的電離：HCO3- =H+ +CO32-

由於HCO3-離子是水解主導遠大於電離,所以水溶液成鹼性(OH-遠大於H+)

鹼性能中合酸性,所以HCO3-可以緩衝PH的變化的原因也是由此而來,且水解過程中會形成碳酸H2CO3,也等同於增加水中的二氧化碳

碳酸氫納同時也會與氯化鈣或氯化鎂反應,雖然教科書上面大多是說不反應,但實際上還是會反應,兩者皆為稀溶液時反應速率很慢,當濃
度增加時反應速率則加速

反應式為2NaHCO3+CaCl2=2NaCl+2H2O+CO2+CaCO3沉澱

由以上兩點可以看得出來添加碳酸氫鈉或者氯化鈣鎂皆會造成水中二氧化碳濃度上升,由於二氧化碳溶解度遠大於氧,不是這麼容易溢出
水面,則有可能造成水中二氧化碳累積而產生中毒.

二氧化碳中毒會造成呼吸性酸中毒,血液中碳酸增加,PH降低,引起代償性呼吸急促來排除血液中過多的碳酸,血液中的碳酸增加則會影響
細胞代謝,增加魚類休克的機率,甚至昏迷死亡.

長期以來整個海水論壇飼養者都非常重視PH,KH,及鈣鎂離子,就魚類而言,這三者真的有這麼重要嗎,根據我長期的觀察魚類對PH的適應
程度遠高於所有人的想像,要造成魚類酸鹼性的灼傷的範圍也遠大於以往的觀念,由於海水中原本就含有遠大於魚類鈣鎂離子的需求量,所
以鈣鎂離子對魚類而言根本無須額外添加,且KH高真的對魚比較好??在下看過海量文獻也找不到任何的證據支持這個說法.

但如果大家都觀念都如此,海水素的配方當中碳酸氫鈉與氯化鈣鎂的含量很可能會被增加而造成二氧化碳中毒的風險,甚至也有很多人會額
外添加一些化學物來提高含量.

這當中當然會有人反駁說為何我添加了,魚也沒怎樣,也許是添加量很少或者水中藻類繁盛能大量吸收額外的二氧化碳所以不至於造成風險,
但大家仔細想想每次添加後,或者泡完海水素大量換水後的情況,是不是有魚呼吸急促或者暴斃?甚至於無端的體表潰瘍現象??這樣作真的沒
有風險嗎??值得各位深思.

在此並不是要說海水素不能用或者不要添加任何的化學物進去,但以上的化學反應都是確實存在的情況下,謹慎的安全使用或者採用化學反應
結束後的天然海水也許會比較好.

 

[ray1599]

又是好文~~~其實有時候沒換水感覺還比較穩！同感

 

[bbbabab]

天然海水與海水素含有不少的碳酸氫鈉,但對其化學性質也許有些人還是不了解,在此詳細說明一下

NaHCO3 → Na(+)+ HCO3(-) <溶於水後在水中先電離成兩個離子

HCO3-的水解：HCO3- +H2O= H2CO3+OH-

NaHCO3 = 150 ppm = 8.4 dkH = 3 meq = 3 x 10^(-3) M

pH = 1/2(pka1+pka2)=1/2 (6.35+10.33) = 8.34

pH = 8.34
[H] = 10 ^ (-8.34) M = 4.57 x 10^(-9) M

[OH]= 2.19 x 10^(-6) M

HCO3- + H2O --> H2CO3 + OH-

[H2CO3]= 2.19 x 10^(-6) M

由人工添加碳酸根解離而成的CO2，應該算可以忽略不計吧~~


如果二氧化碳，對生物影響那麼大的話
那鈣反產生的二氧化碳，會對生物有更大的影響嗎??


既然水中的pH值可以測出，KH=[A-]也可以測量
由Henderson-Hasselbalch equation

可以算出不同pH值時，其[HA]=[H2CO3]的濃度

 

[jeremychen]

如果單看碳酸氫鈉,有辦法計算出能增加多少PPM的二氧化碳嗎??

我覺得最主要的反應不是碳酸氫納本身,而是碳酸氫鈉與鈣離子的反應,海水不像淡水鈣離子偏低...

目前仍處於推論階段,水中的二氧化碳測量儀器太貴了我不可能去買,除非學術機購的實驗室設備可以支援.

 

[bbbabab]

純水的
[H]=[OH]= 10^(-7) M

既然是碳酸氫鈉引起，造成[OH]增加
那麼增加的[OH]濃度，就會等同[H2CO3]濃度

因此計算KH = 150 ppm，其pH值
就可以得到

[H2CO3]= 2.19 x 10^(-6) M = 0.1 ppm

這是網路上抓的
海水中CO2約佔80~90ppm

至於沈澱反應
降兩當量的 KH，會產生一當量的CO2
理論計算應該也可以算出來

不過就像你講的，一切還是理論，沒有加入其他元素的修正因素
實際上CO2濃度如何
我哪知ㄚ~~~

 

[jeremychen]

不加計複分解反應產生的二氧化碳及生物呼吸作用產生的二氧化碳 ,如果說海水中的二氧化碳就已經80~90ppm,其實已經偏離正常值很多了.

http://aqua.nvri.gov.tw/disSheet.aspx?id=k2xuVXQlEGk=

一般二氧化碳安全建議值約25ppm以下,我曾經在使用有機碳源的時候把蛋白收集杯拆下來清洗,時間約不超過15分鐘,回來一看所有的魚皆昏迷躺下,海水中的溶氧飽和時也約7ppm左右而已,一般只要有開啟蛋白幾乎都能讓溶氧過飽和到超過7ppm一些,但相較之下游離的二氧化碳還是高太多了,以人類來說空氣中的氧佔了20%,但二氧化碳的彌散能力大於氧25倍,在氧充足的情況下,二氧化碳只要高於4%即可能會造成二氧化碳中毒....

但海水於到底要多少ppm的二氧化碳才會中毒我目前就找不到資料了.

 

[jeremychen]

http://www.bio1000.com/reseach/environment/111028.html

這個是科學期刊有關二氧化碳對小丑魚影響的研究,最後有提到比起陸生動物,這些水生動物血液內通常只保持著較低的二氧化碳濃度,所以他們在對抗體內酸性增加時顯得困難重重,所以我認為二氧化碳的濃度增加後造成的呼吸性酸中毒的風險也會跟著增加許多.

 

[c737]

太困難了，看到我頭都昏

 

[sung0209]

原來最近很忙就是在忙這些喔= =看到腦昏昏

 

[pineapple42]

看到最害怕的化學公式，差點暈倒

我只想知道結果

一般來說FOT在PH值上要求不那麼高，主要應該是軟體缸吧

 

[seanchen6712]

反應式為2NaHCO3+CaCl2=2NaCl+2H2O+CO2+CaCO3沉澱

從化學的角度來看，上述方程式是錯的，原因很簡單，方程式左右兩邊的氧原子數目不平衡，
所以所表示的化學反應並不會如此發生。
合理的反應應該是，產生碳酸鈣沈澱後，氫離子濃度會增加，也就是ph值下降，
伴隨的結果可能是碳酸鈣再次溶解，所以應該不容易發生所謂二氧化碳累積而產生中毒的問題。
不過，海水系統組成複雜，確實容易動一髪而影響全身。

 

[darkpisces]

請問SPS缸如果整缸只吃鎂是因為什麼?
我的缸KH每天吃12ml, Ca吃12-15ml, Mg吃220ml...
所有的溶液是稀釋1/10的濃度而已....謝謝